JPS61118544A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射ｔｌｌＩＩ′１１方法に関
し、詳しくは、内燃機関台気筒に設けられた燃料噴射弁
の開弁開始時期を運転状態に応じて設定し、容気ａｍに
独立して燃料噴射を行う燃料噴射制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術］ 従来より、内燃機関（以下、エンジンともいう。

）の燃料噴射制御の１つとして、各気筒に設けられた燃
料噴射弁毎に独立して燃料噴射を行なう、いわゆる独立
噴射方式の燃料噴射制御方法がある。

この独立噴射方式の燃料噴射制御では、まずエンジン回
転数と吸入空気量とから運転状態に応じて空燃比がＲ適
となる様に燃料噴射量を演算し、次いでその求められた
燃料噴射量に応じて各気筒毎に、当該気筒の任意の行程
、つまり予め定められたクランク角度となった時点にお
いて燃料噴射弁を間弁じ、燃料噴射制御を行なっている
。

しかしながら、吸気パルプが開弁し、燃料ＫＪ射弁より
噴射された燃料がシリンダ内に吸入されるまでの時間は
運転状態に応じて様々であることから、燃料噴射弁より
噴射された燃料が全て吸入されるとは限らず、特にエン
ジンの回転が低速の場合等吸入速度が遅い場合には空気
と燃料との混合、即ち、燃料の２次微粒化が良好に行な
えないといつことが起こり、固定化された噴射開始時期
では燃料燃焼の安定性、燃費、排出ガス、過渡応答性等
の点で、必ずしもエンジンの運転状態に対応した最適な
燃料噴射開始時期とはなっていない。

そこで、近年エンジンの運転状態に応じて燃料噴射量を
算出すると共に、この求められた燃料噴射量と運転状態
に応じて所定の燃料噴射終了時期に対する燃料噴射弁の
開弁開始時期を算出し、より緻密な燃料噴射制御を行な
う１ｌｉｌＪ　＠方法が開発されている。そしてこの種
の燃料噴射制御方法では燃料噴射弁から噴射された最後
の燃料が吸気パルプの最大開弁時における吸気速度の最
も速い時期に吸気パルプ位置に達し、燃料の２次微粒化
が促進されるよう、燃料噴射弁の噴射終了時期を、例え
ばＡＴＤ０６０°ＣＡ（ピストン上死点後のクランク角
６０°）吸気行程内に設定し、制御している。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って燃料噴射弁より噴射される燃料は、吸気管壁面に
一旦付着することなく、そのままシリンダ内に供給され
ることから、加速時あるいは負荷連撃時には燃料の２次
微粒化や吸気効率が促進され、過渡応答性が良く、燃焼
効率や燃費が向上することとなるのであるが、アイドル
時等の低負荷時には、燃料噴射弁からの燃料噴射量が少
ないことから、吸気弁と排気弁とがオーバーラツプして
開＜ＢＴＤＣ約５’　ＣＡ　（上死点前のクランク角度
５°）ないしＡＴＤＣ約５°ＯＡの期間において、シリ
ンダ内に吸入された燃料が排気孔から多く排出されてし
まい、空燃比が希薄になって失火したりエンジン振動を
大きくし、更にエミッションを悪化するといった不具合
が生ずることとなる。

つまり、アイドル時等の低負荷時には供給される燃料を
一旦吸気管壁面に付着させた後、吸気行程時にその燃料
を気化してシリンダ内に供給した方が、少ない燃料を排
気孔から排出することなく、良好に燃焼させることがで
きるのである。

本発明は上記点に鑑みなされたものであって、エンジン
の加速状態に応じて燃料噴射終了時期を変更し、燃料噴
射弁の開弁時期を制御することによって、エンジン低負
荷時の運転性を低下することなく、加速時の過渡応答性
を向上し得る内燃機関の燃料噴射制御方法を提供するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達、するための、本発明の構成は、第１図
に示すごとく、 内燃機関の運転状態を検出する（Ｐｌ）と共に該検出さ
れた運転状態に応じて燃料噴射量を算出しくＰ２）、上
記内燃機関の運転状態及び燃料噴！）１ｍに応じて、予
め設定された燃料噴射終了時期に対する燃料噴射弁の開
弁開始時期を算出しくＰ３）、咳間弁開始時期及び燃料
噴射終了時期に応じて各気筒毎に燃料噴射弁を開・閉制
御する（Ｐ４）内燃機関の燃料噴射υｌｌ１１方法にお
いて、当該内燃機関の加速状態を検出しくＰ５）、加速
時には、上記燃料噴射終了時期を各気筒の上死点後の吸
気行程内に設定しくＰ６）、非加速時には、上記燃料噴
射終了時期を各気筒の上死点前の吸気行程前に設定する
（Ｐｌ）、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方
法を要旨としている。

［作用］ これによってエンジンの加速時には、吸気バルブの位置
で吸気速度が最大となり、吸気バルブが最大に開口する
時点を燃料の最終到達時期としてシリンダ内における燃
料の２次微粒化、吸入効率を促進させることができ、過
渡応答性が良好となり、運転性や燃費も向上する。また
、非加速時には、吸気バルブが開く前に燃料噴射を終了
するため、失火やエンジン振動の発生は防止される。

［実施例」 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず、第２図は本発明の燃料噴射制御装置が搭載された
四すイクル四気筒エンジン及びその周辺装置を表わす概
略系統図である。

図において１はエンジン、２はピストン、３は天火プラ
グ、４は排気マニホールド、５は排気パルプ、６は各気
筒に対してそれぞれ設けられ燃料を噴射する燃料噴射弁
、７は吸気マニホールド、８は吸気バルブ、９はエンジ
ンの冷却水温を検出する水温センサ、１０はスロットル
バルブ、１１はスロットルバルブ１０に連動し、スロッ
トルバルブ１０の開度に応じた信号を出力するスロット
ルポジションセンサ、１２はスロットルバルブ１０を迂
回する空気通路であるバイパス路、１３はバイパス路１
２の開口面積を制御してアイドル回転数を制御するアイ
ドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）、１４は
吸入空気量を測定するエア７０メータ、１５は吸入空気
を浄化するエアクリーナをそれぞれ表わしている。

また、１６は点火コイルを備え点火に必要な高電圧を出
力するイグナイタ、１７は図示していないクランク軸に
連動し上記イグナイタ１６で発生し１＝高電圧を各気筒
の点火プラグ３に分配供給するディストリビュータ、１
８はディストリビュータ１７内に取り付けられ、ディス
トリビュータ１７の１回転、即ちクランク軸２回転に２
４発のパルス信号（クランク角信号）を出力する回転角
センサ、１つはディストリビュータ１７の１回転に１発
のパルス信号を出力する気筒判別センサ、２０は電子制
御回路をそれぞれ表わしている。

更に２１はエンジン冷間時に、スロットルバルブを迂回
して流れる空気の通路、即ちファーストアイドル用バイ
パス路を示している。モして２２はファーストアイドル
用バイパス路２１を通る空気量を制御するエアパルプ、
を示している。尚エアパルプ２２はエンジン冷間時に［
！Ｊ！機運転に必要なエンジン回転数を確保するために
ファーストアイドル用バイパス路２１を開くように作動
する。

次に第３図は電子制御回路２０のブロック図を表わして
いる。

３０は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算すると共に、燃料噴射弁６を作動
制御するための処理を行うセントラルプロセシングユニ
ット（以下、単にＣＰＵと呼ぶ）、３１は前記制御プロ
グラムや燃料噴射時期痺のためのマツプ等のデータが格
納されるり一ドＡンリメモリ（以下、単にＲＯＭと呼ぶ
）、３２は電子制御回路２０に入力されるデータや演算
制御に必要なデータが一時的に読み書きされるランダム
アクセスメモリ（以下、単にＲＡＭと呼ぶ）、３３は図
示せぬキースイッチがオフされても以後のエンジン作動
に必要な学習値データ等を保持するよう、バッテリによ
ってバックアップされたバックアップランダムアクセス
メモリ（以下、単にバックアップＲＡＭと呼ぶ）、３４
は図示していない入力ボートや必要に応じて設けられる
波形整形回路、各センサの出力信号をＣＰＵ３０に選択
的に出力するマルチプレクサ、アナログ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器、等が備えられた入力部を
それぞれ表わしている。３５は図示していない入力ボー
ト等の他に出力ポートが設けられその他必要に応じて燃
料噴射弁６をＣＰＵ３０の制罪信月に従って駆動するに
駆動回路等が備えられた入・出力部、３６は、ＣＰＵ３
０、ＲＯＭ３１等の各素子及び入力部３４人・出力部３
５を結び各データが送られるパスラインをそれぞれ表わ
している。

上記ＣＰｔＪ３０においては図示せぬメインルーチンに
て各センサからの信号に基づき冷部水１ＨＴＷ、スロッ
トル開度ＴＡ、吸入空気ｆｆ１Ｑ、エンジン回転数Ｎ等
が演算されると共に、その演算された各データ値に基づ
き燃料噴射量に対応した噴射パルス幅でｉが演算される
こととなる。尚、この処理については公知であることか
ら省略し、次に本発明にかかわる主要な処理である、前
述の第２演算手段に相当する燃料噴射時期の設定、つま
り燃料噴射弁の開弁開始時期設定について第４図を参照
しつつ詳しく説明する。

第４図は例えば一定時間毎又はエンジンの一定回転毎に
割込む割込みルーチンで実行Ｊる燃料噴射時期、つまり
燃料噴射弁６の開弁開始時期θＳを算出する演算処理を
示している。なお、燃料噴射弁６の開弁開始時期θＳは
、 θＳ　＝α−（６Ｎ／１０００）（Ｔａｕ−＋−Ａ＋Ｂ
）の式から算出される。ここでαは燃料噴射終了時期（
燃料噴射弁６から噴射された最後の燃料が吸気バルブ８
に到達する時期をクランク角で表わす）、Ｎはエンジン
の回転数、Ｔａｕは運転状態に応じて算出された燃料噴
射時間（ｎ＋５ｅｃ）　、Ａは燃料噴射弁６が閉鎖する
までの時間（ｍｓｅｃ）　、Ｂは燃料噴射弁６から噴射
された最後の燃料が吸気バルブ８に到達するまでの飛行
時間（ｍｓｅｃ）を表わす。

このルーチンに入ると、先ず、ステップ１００を実行し
、回転角センサ１８からエンジン回転数Ｎを、エアフロ
メータ１４から吸入空気ＪＩＱを、スロットルポジショ
ンセ°ンサ１１からスロットル開度ＴＡを、といったよ
うに各検出データをＣＰｔＪ３０に取込む。次に、ステ
ップ１１０にて、メインルーチンで吸気量、エンジン回
転数、水温、空燃比等の検出データから演算された燃料
噴射時間Ｔ　ａｕ　（１ｓｅｃ）をＴ１とし、ステップ
１２０にて、燃料噴射弁６が閉鎖するまでの時間Ａ（ｍ
ｓｅｃ）と燃料噴射弁６から噴射された最後の燃料が吸
気バルブに到達するまでの飛行時間［３（ｎ＋５ｅｃ）
と上記Ｔ１を加算してＴ２とする。そして、ステップ１
３０にて、このＴ２に６Ｎ／１０００　（Ｎはエンジン
回転数）を８）算することにより、時間を単位とするＴ
２がクランク角を単位とする数値りに変換される。次に
、ステップ１４０にて、スロットルバルブ１０が一定時
間に何度間いたかを示すスロットル間遠１１ＤＬＴＡ（
スロットル開度ＴＡと時間から求められる）が基準値ａ
（例えば加速状態とみなすことができる１、１７°／　
８ｍ５ｅｃ＞より大きいか否かを判定し、基準値未満で
あれば、次にステップ１５０に進み、フラグＦＤＬＴＡ
がセット状態か否かを判定する。フラグＦＤＬＴＡが「
１」にセットされている場合、次にステップ１６０にて
、上記ステップ１００で取込んだスロットル開度ＴＡが
基準値ｂ（例えば加速状態とみなされる３５°）より大
きいか否かを判定し、基準値より大きい時、後述のステ
ップ２００に進む。

一方、ステップ１５０でフラグＦＤＬＴＡがリセット状
態と判定されたとき、又は、ステップ１６０にてスロッ
トル開度ＴＡが加速とみなされる基準値すより小さい時
、次にステップ１７０を実行し、燃料噴射終了時期（燃
料噴射弁６の閉弁時期）αを吸気行程前の例えばＢＴＤ
０３０°ＣＡ（ピストン上死点前のクランク角３０°の
位＠）とする。そして、次にステップ１８０にて、この
燃料噴射終了時期αからステップ１３０で算出した数１
直りを減算することにより燃料噴射弁６の開弁開始時期
θＳ＠算出してこの演算処理ルーチンを終了する。

この量弁開始時期θＳは燃料噴射弁６の制御に使用され
、各気筒の燃料噴射弁６はクランク角θＳでそれぞれ噴
射を開始するように動作し、そして、ピストン上死点前
のクランク角ＢＴＤＣ３０’ＣＡつまり吸気行程に入る
直前で燃料噴射を終了するように動作する。これにより
、非加速状態では排気バルブ５と吸気バルブ８がオーバ
ーラツプして開弁じている時期に燃料噴射が行なわれな
いため、噴射燃料が排気バルブ５から排出されて空燃比
が極度に希薄になることは防止され、アイドル時等のエ
ンジンの失火や撮動の発生はなく、安定した運転を行な
うことができる。

一方、ステップ１４０にて、スロットル開速度ＤＬＴＡ
が基準１１ａより大きいと判定された時には加速状態と
みなして次にステップ１９０に進み、フラグＦＤＬＴＡ
を「１」にセットする。そして、ステップ２００にて、
燃料噴射終了時期αを吸気行程内の例えばＡＴＤＣ６０
’　ＯＡ　（ピストン上死点後のクランク角６０°の位
置）とし、次にステップ２１０にて、今回と前回のエン
ジン回転数Ｎの差（）ＬＮＥが負か否かを判定し、差Ｄ
ＬＮＥが負であり減速状態であれば、次にステップ２２
０に進み、更に、今回と前回の吸気量Ｑの差ＤＬＱが負
か否かを判定し、その差ＤＬＱが負となり減速状態であ
れば、次にステップ２３０にてフラグＦＤＬＴＡをリセ
ットしてステップ１８０に進む。一方、ステップ２１０
にて、エンジン回転数の変化が正で加速状態と判定され
た時、又はステップ２２０にて吸気量の変化が正で加速
状態と判定された時には、フラグＦＤＬＴＡをセット状
態のままステップ１８０に進み、ステップ２００で設定
したＡＴＤ０６０°ＣＡの燃料噴射終了時期αからステ
ップ１３０で求めた数値りを減算することにより燃料噴
射弁６の開弁開始時期θＳを算出する。そして、上記と
同様に、この開弁開始時期θＳが燃料噴射制御に使用さ
れ、この場合には、ピストン上死点後のクランク角ＡＴ
［）Ｃ６０’　ＯＡ、つまり吸気行程内で燃料噴射を終
了するように制御が行なわれる。これにより、加速時に
は吸気パルプの位置で吸気速度が最大となり吸気バルブ
が最大に開口する時点を燃料の最終到達時期とすること
ができ、シリンダ内における燃料の２次微粒化、吸入効
率を促進させて過渡応答性が良好となる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明の燃料噴射制御方法によれ
ば、エンジンの加速状態を検出し、加速時には燃料噴射
弁の燃料噴射終了時期を各気筒の上死点後の吸気行程内
に設定するため、吸気バルブの位置で吸気速度が最大と
なり吸気バルブが最大に開口する時点を燃料の最終到達
時期とすることができ、燃料の２次微粒化−吸入効率が
促進され、過渡応答性が良好となって、運転性や燃費を
向上させることができる。また、アイドル時等の非加速
時にはその燃料噴射終了時期を各気筒の上死点前の吸気
行程直前に設定するため、排気パルプから排出される燃
料を少なくすることができ、失火やエンジン＠肋の発生
、エミッションの悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すフローチャート、第２図及
至第４図は実施例を示し、第２図はエンジンとその制御
系の概略構成図、第３図は電子制御回路２０のブロック
図、第４図はＣＰＵが簀行する燃料噴射制御のフローチ
ャートである。 １・・・エンジン ６・・・燃料噴射弁 ８・・・吸気バルブ １１・・・スロットルポジションセンサ１４・・・エア
７０メータ １８・・・回転角センナ ３０・・・ＣＰＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転状態を検出すると共に該検出された運転
   状態に応じて燃料噴射量を算出し、上記内燃機関の運転
   状態及び燃料噴射量に応じて、予め設定された燃料噴射
   終了時期に対する燃料噴射弁の開弁開始時期を算出し、
   該開弁開始時期及び燃料噴射終了時期に応じて各気筒毎
   に燃料噴射弁を開・閉制御する内燃機関の燃料噴射制御
   方法において、 当該内燃機関の加速状態を検出し、 加速時には、上記燃料噴射終了時期を各気筒の上死点後
   の吸気行程内に設定し、 非加速時には、上記燃料噴射終了時期を各気筒の上死点
   前の吸気行程前に設定する、 ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。